Высоковольтный высокочастотный трансформатор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Горбатов Сергей Викторович Давидович Петр Алексеевич Курносов Игорь Васильевич Моргун Эдуард Валерьянович Плевако Федор Васильевич Приходько Евгений Михайлович Шушков Сергей Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Высоковольтный высокочастотный трансформатор, содержащий магнитопровод с обмотками и систему жидкостного охлаждения, отличающийся тем, что магнитопровод с обмотками помещен в герметичный корпус с жидким хладоагентом, причем в полости корпуса установлена гибкая диафрагма, герметично зажатая по ее контуру и прилегающая внутренней поверхностью к перфорированной пластине, скрепленной с корпусом, а наружной поверхностью прилегающая к диску с пружинами, верхние концы которых упираются в крышку над полостью в корпусе, при этом в центре диска жестко закреплен направляющий шток, проходящий через центрирующее отверстие в крышке. Полезная модель относится к области электротехники, в частности к высоковольтным высокочастотным трансформаторам с интенсивным охлаждением, преимущественно жидкостным, которые могут использоваться в составе высоковольтных источников питания различного применения. Известен высокочастотный трансформатор, содержащий сердечник-магнитопровод,обмотки и систему охлаждения 1. Охлаждение высокочастотного трансформатора осуществляется путем пропускания охлаждающей жидкости (воды) через трубки, припаянные к радиаторным медным листам, установленным между слоями электротехнической стали магнитопровода. Недостатком этого устройства является сложная компоновка сборного сердечника и всей системы прокачки жидкого хладоагента. Известен высокочастотный трансформатор, содержащий магнитопровод, обмотки и систему охлаждения 2. Охлаждение высокочастотного трансформатора осуществляется путем прокачки жидкого хладоагента через каналы в магнитопроводе первичной обмотки,а вторичная обмотка охлаждается путем термического клеевого соединения с первичной обмоткой. Однако использование прокачной насосной системы жидкостного охлаждения в сборе с теплообменником, холодильником и вентилятором усложняет конструкцию и снижает надежность. Устройство в целом имеет значительные габариты. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является высоковольтный высокочастотный трансформатор 3, содержащий магнитопровод с обмотками и систему жидкостного охлаждения. Охлаждение трансформатора осуществляют прокачкой жидкого хладоагента через входной патрубок, далее через полые охладители,выполненные в виде диамагнитных полых колец и примыкающие к магнитопроводу, и далее на выход через выходной патрубок. Недостатком этого устройства является сложность системы прокачного жидкостного охлаждения, обусловленная тем, что для прокачки хладоагента необходимы насос, теплообменник, сопряженный с холодильником,трубы, соединительные фитинги, система клапанов и другие элементы трубопроводной арматуры. Поэтому использование прокачной системы жидкостного охлаждения снижает надежность работы высоковольтного высокочастотного трансформатора, одновременно увеличиваются общие габариты устройства. Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, повышение надежности работы и уменьшение габаритов высоковольтного высокочастотного трансформатора. Указанная задача решается следующим образом. Известный высоковольтный высокочастотный трансформатор содержит магнитопровод с обмотками и систему жидкостного охлаждения. Согласно предлагаемому техническому решению магнитопровод с обмотками установлен в герметичном корпусе с жидким хладоагентом. В полости корпуса установлена гибкая диафрагма, герметично зажатая по контуру. Внутренняя поверхность диафрагмы прилегает к перфорированной пластине, которая жестко связана с корпусом, а наружная поверхность диафрагмы прилегает к диску с закрепленными на нем пружинами. Верхние концы пружин упираются в крышку над полостью в корпусе, при этом в центре диска жестко закреплен направляющий шток, проходящий через центрирующее отверстие в крышке. 102022014.08.30 Таким образом, предлагаемая конструкция высокочастотного высоковольтного трансформатора позволяет повысить надежность его работы при уменьшенных габаритах устройства. На фиг. 1 представлен общий вид высоковольтного высокочастотного трансформатора. На фиг. 2 на виде с разрезом показано расположение диафрагмы, диска, перфорированной пластины и других элементов в корпусе трансформатора. Трансформатор содержит магнитопровод 1 с обмотками 2, установленный в герметичном корпусе 3. Диафрагма 4 установлена в полости 5, выполненной в корпусе 3, и герметично зажата по контуру. Своей внутренней поверхностью диафрагма 4 прилегает к перфорированной пластине 6, скрепленной с корпусом 3. Наружная поверхность диафрагмы 4 прилегает к диску 7, на котором закреплены пружины 8. Другими концами пружины 8 упираются в крышку 9 корпуса 3. В центре диска 7 жестко закреплен шток 10,проходящий через центрирующее отверстие в крышке 9. Наружная сторона корпуса может быть выполнена, например, в виде ребристого теплообменника 11 с присоединенным компактным вентилятором 12. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Во время работы высоковольтного высокочастотного трансформатора происходит разогрев магнитопровода 1 и обмоток 2. Жидкий хладоагент, находящийся в корпусе 3, эффективно охлаждает все внутренние элементы трансформатора путем конвективного переноса тепла к стенке корпуса 3. Далее тепловой поток рассеивается, например, теплообменником 11 и вентилятором 12. Гибкая диафрагма 4 служит для поддержания оптимального давления в герметичном корпусе 3 трансформатора. При росте внешнего перепада давления (например, повышении атмосферного давления) возможен прогиб диафрагмы 4 внутрь корпуса 3, чему препятствует перфорированная пластина 6, к которой диафрагма 4 прилегает своей внутренней поверхностью. Возможно также увеличение перепада давления изнутри корпуса 3 наружу, например, при росте энерговклада в нагрузку, когда процессы теплопереноса не успевают стабилизироваться. Это приводит к перегреву хладоагента и росту давления внутри корпуса 3. Однако гибкая диафрагма 4 в этом случае, деформируясь наружу, увеличивает внутренний объем полости 3, что приводит к эффективному понижению давления. Чтобы не превысить величину деформации упругой диафрагмы 4, ее перемещение контролируют прилегающим к ее наружной поверхности диском 7 с закрепленными на нем пружинами 8. Пружины упираются в крышку 9, поэтому смещение диафрагмы 4 происходит постепенно с нарастающим усилием, что предотвращает ее разрушение. Чтобы перемещение диафрагмы 4 происходило симметрично, диск 7 позиционируется за счет жестко закрепленного по его центру штока 10, входящего в ответное центрирующее отверстие в крышке 9 корпуса 3. Таким образом, в предлагаемом высоковольтном высокочастотном трансформаторе герметичный корпус с жидким хладоагентом позволяет упростить конструкцию, а применение диафрагмы в полости корпуса обеспечивает работоспособность при минимальных габаритах, что в совокупности позволяет добиться повышения надежности работы трансформатора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4